探访固态硬盘工厂，揭秘SSD生产过程

OCZ在固态硬盘市场的经历大体可以分为两个阶段——在没被东芝收购之前，他们在SSD市场闯出了一片天地，还坚持自主研发主控，但作为一家小公司，OCZ在NAND闪存货源上得不到支持，不得不自己想办法（你懂的），但这又导致OCZ的口碑下降。在挣扎之后，OCZ最终选择了委身于东芝，现在已经是东芝旗下的子公司了，获得了稳定的NAND货源，还卖掉了非主业的电源等业务，准备在SSD市场大干一场了。

OCZ公司CEO Ralph Schmitt，后面的牌子上写着“东芝集团旗下公司”

在产品研发和生产层面，OCZ现在已经没什么障碍了，不过SSD市场巨头环视，如何在市场上杀出一条路是个考验，OCZ还需要在营销、宣传上下功夫。最近他们邀请了Anandtech网站去参观了台湾的SSD工厂，OCZ公司的高管向他们讲解了SSD研发及生产的过程，大家可以可以了解下。

在介绍SSD是如何生产之前，首先看下SSD的开发过程。

SSD的研发首先源于一个想法（灵感），它可以是任何东西，比如全新型号、现有产品的NAND升级版、大容量型号、不同尺寸的或者新的软件等。之后这个想法会走向P0阶段，变成具体的概念，通常会有简短（1-2页纸）的文档描述。

概念清晰之后，营销及工程团队就会给出他们的反馈意见，这也是非常重要的，因为一个产品要想生产出来，必须要是工程角度上可以执行的。通常情况下，P1阶段会花费三周时间，然后作出更有深度的描述，如果失败的话，它就会返回到概念阶段。

在P2阶段，OCZ开始为这个工程提供更多资源，P3阶段会开始真正的产品计划，这时候会有2个关键的文档完成，也就是市场营销和工程部门的回应。

P2阶段可能是最关键的一步，因为这时候的计划及预算将决定OCZ是否投入几十甚至上百万资金，因此所有文档都必须精心制作及评估以便作出最佳决定。P2阶段的长度取决于计划的复杂度以及涉及到的团队，通常情况下需要三个月时间来制定最终计划和预算。

如果计划资金到位，OCZ就会进入P3阶段，这时候工程任务是最多的。OCZ这时当然希望具体细节如计划的那样，但此时最终的目标是制造出可工作的原型，此后团队开始测试原型。在工程团队进行的同时，其他团队也要继续自己的工作，并准备生产测试样品，这些工作包括供应链认证、确保厂研制周期、制作规格表及营销材料等。

这期间的时长取决于产品，即便使用现成的主控，新产品也可能花费长达1年的时间。如果是全新开发JetExrpess这样的主控，那可能花费数年时间。

认证阶段

P4阶段，也就是检验（validation）及认证（qualification）阶段，这部分主要包括EVT工程验证测试、DVT设计验证测试及PVT产品验证测试。其中EVT将在首个样品上验证它是否能在现实中如设计目标那样真正工作起来，主要涉及功耗、信号及接口等测试，也会有部分性能测试，但EVT阶段固件还远未完工，因此性能不是关键。

DVT阶段会进一步分为两个阶段——正常的DVT及质量/可靠性测试。之所以分为两个阶段是因为EVT及正常DVT都是工程团队负责的，而大部分DVT工作都是质量/可靠性测试，是另一个由Van Patten领导的团队完成的。

PVT是P4阶段中靠后的测试，主要集中于可靠性及制造工艺的可重复性上。PVT测试的目的是确保生产出来的每个产品都是一样的质量，这部分工作通过使用dye&pry染色及X-Ray射线检查PCB焊接中是否产生缺陷来完成的。

其他PVT测试则会评估工厂质量检验系统的准备状态以确保每个质量控制阶段都能分辨好产品与坏产品，保证流入到消费者手中的产品都是没有缺陷的。ORT持续可靠性测试也会挑选样品开始测试，以保证随着时间增长质量也没有变化。

整个质量认证过程的进度要看具体情况了，短则2个月，但也可能长达半年，如果产品比较复杂的话。在认证阶段，OCZ通常设置2-5组工程样品以便能发现问题并解决问题，但这时候不会有什么预调，它主要依赖测试中会发现什么问题，需要什么程度的修正。直到产品通过了所有质量及可靠性测试，它才会进入下一个阶段。

生产阶段

在P5阶段，硬盘将从工程及验证阶段转向操作阶段，这通常需要3-6周时间。

一旦生产方面准备就绪了，OCZ就会发布新品公告，然后开始大规模生产，并准备发货给消费者。现在我们来看下SSD到底是如何生产的吧。

OCZ在台湾的工厂位于桃源县的中坜市，与台北市中心大约有45分钟的车程。技术上讲这个工厂实际上是属于台湾力成科技（PTI），因为东芝收购OCZ的条件之一就是OCZ卖掉工厂。至于力成科技，他们在业界很知名，员工数超过1万，客户中不乏苹果这样的大公司。

除了组装之外，PTI也有晶圆针测及核心封装的业务，实际上东芝NAND闪存的封装也是PTI代工的，原文表示三星是唯一一家自己做封装的NAND公司。

PTI与OCZ的合作很亲密，毕竟在收购之前这家工厂的员工都是OCZ支付薪水的。PTI的产线中有两条SMT生产线是专门给OCZ的，每月产能大约7万单位。如果有需求的话，OCZ还会要求PTI公司其他工厂及SMT产品线来提高产能，该区域可以容纳10条SMT产线。

当然，这座工厂倒不是专门为OCZ生产硬盘的，其他厂商的SSD也在这里，采访中他们一行就见到了金士顿的SSD。

组装SSD

以下就是SSD组装的过程了，其实SSD生产线我们之前介绍过金士顿的新竹工厂，SMT产品线生产大同小异。

开始印刷电路

这里储存的是焊料，要求温度接近于0，所以有专门的温箱

电路印刷好了，一次可以印刷四张PCB

然后PCB上开始安装元件

这是主控芯片，在PCB进入高温焊接前这是最后安装的元件

这里开始就是焊接了，需要加热

这个窗口可以检查PCB焊接是否有问题

PCB完成之后就是安装外壳了

固件烧录

组装完成之后就要进入固件烧录过程了。

固件下载用的是自己组装的PC，近看的话还能看到华硕的logo。机器运行的是Linux发行版，有OCZ自己的固件下载工具。

这里烧录固件的是OCZ的Arc 100系列的240GB型号。

固件写完之后还要测试，SATA接口的硬盘会接入主机做测试，对于PCI-E接口的SSD，OCZ自己开发了MST（Manufacturing Self Test）工具，它本质上也是个自定义固件，然后读写LBA以检测坏块。

最后一步就是贴标签、打包装箱了。

包括主板在内，台北很多PCB工厂都是女工居多啊

智能制造加速产业升级 西部数据NAND存储产品赋能工业数字化

当下，随着新一轮科技革命和产业变革深入发展，数字化转型已成为大势所趋，数字技术与实体经济的深度融合，正在推进金融、制造、教育等行业不断进行智能升级，以制造业为例，根据中国工控网的数据，2021年中国工业自动化市场规模就达到了2530亿，同比增长22%。人工智能、数字孪生和工业物联网等创新的生产模式和平台得到了更广泛的应用，智能制造正在成为推动传统制造业高质量发展的中坚力量。这也意味着从云端到数据中心、到边缘甚至终端应用的数据对于存储和计算的需求都在与日俱增。

另一方面，数字化的飞速发展也对工业领域的数据架构提出了更多的挑战，无论是数据安全性、兼容性还是未来的可扩展性都应被企业纳入重点考量。企业如何紧密沟通协作，打造一个更加协同化的工控产业链以及更融合化的工控生态成了一个迫在眉睫的问题。

工业4.0正当时 NAND存储助力数字化转型

在这个数据无价的时代，NAND对存储行业的贡献可谓是十分之大。根据不同的应用场景和需求，NAND存储也可以划分为若干不同的产品等级，包括对性能要求比较高、有时会根据OEM需求实现定制化方案的商规级产品， 安全性要求较高，工作温度范围较广的车规级产品， 数据写入量大，对数据耐久性要求较高的家用互联级产品 ，以及在机械生产、医疗卫生、电力、食品、交通、运输等行业中广泛应用，使用条件严苛的工业级产品 ，而工业级的NAND存储产品，正是智能制造时代的“数据管家”。

全球数据基础架构解决方案的提供商西部数据在今日参加了由中国工控网在苏州主办的CAIMRS 2023年会。西部数据公司Flash产品部门专家在第七届“数字中国”产业升级巡回研讨会上发表了演讲，介绍了工业级NAND存储产品的应用，并与行业伙伴共同探讨了工业数字化转型中的机遇、挑战与策略。

西部数据公司中国区智能终端产品事业部高级销售总监 文芳

西部数据公司中国区智能终端产品事业部高级销售总监文芳表示：“数字化的高速普及正在颠覆性地影响着各个行业，催生出工业自动化、智能化和IoT等诸多新型应用场景。我们观察到，激增的数据量和日益复杂的交互场景也对数据存储提出了更高且更多样化的要求。西部数据作为具备深厚技术积累的数据基础架构提供商，能够提供跨越工业级、商规级、车规级和家用互联级的多样化解决方案。西部数据针对这些领域所提供的存储产品均经过专门优化和行业验证，满足客户对于存储的高可靠性、高稳定性、高安全性、高耐久度及高性价比等诸多需求。未来，西部数据将继续立足创新，以开放的态度与各行业携手推动数字化的蓬勃发展，共同‘数造辉煌’！”

与消费级存储产品不同，工业级应用的存储产品一方面需要有较长产品生命周期的保证，另一方面也需要支持工业级产品的多种接口模式，此外还要能够适应工业生产的严苛温度、湿度以及其他物理环境的要求。

具体来看，工作温度方面 ，工业级存储产品一般要能够工作在-40度到85度温度区间或者-25度到85度工作区间；安全性方面 ，随着近年来工业互联和智能化工业设备的普及，对存储设备的安全需求也相应提高，以保证整个工业生产的稳定性；在稳定性方面 ，存储器件需要符合对震动、抖动、环境湿度所相应的业界标准，以确保其能够在工业生产环境中稳定工作；在可靠性和耐久度方面 ，由于工业级存储设备投入使用后，更新换代速度较慢，加之替换成本高，因此可靠性和耐久度也必须要高；在生命周期方面 ，出于产品稳定性和长期使用维护方面的考量，客户在实际投入使用前也会提出锁定BOM，延长生命周期，延长质保时效等需求；最后，部分工业级客户由于设备调试和实际生产应用场景的限制，也有着现场技术支持 的需求。

针对这些多样的需求，西部数据提供了可插拔存储产品和嵌入式存储产品，以为工业系统设计人员提供适用于工业级市场领域的解决方案，其中前者包括PCIeSSD、SATA协议SSD、SD卡和MicroSD卡几种产品形态，后者则主要包括eMMC产品和UFS产品两大类。

适合的才是最好的 工业级存储选型如何“量体裁衣”

对企业而言，有个十分实际的问题，那就是在实际的工业应用中，在众多的存储产品中选择合适的产品是比较困难的，拿嵌入式存储举例，据西部数据Flash产品部门专家介绍，工业级存储在选型之时主要需要考量以下几个重要因素。

第一是存储产品的使用寿命 。

对于一个工业级嵌入式存储产品来说，P/E Cycle, TBW和写放大系数是几个相当重要的考量概念。因此，用存储器的总的可用容量乘以存储器的最大的擦写次数P/E Cycle，之后再除以写放大系数，基本就可以得到该存储产品对应于当前这个特定的系统的Product TBW。最后，使用Product TBW除以每日写入量，就可以得到该存储产品在当前系统的典型使用压力下，比较可信的使用寿命。

通过这种方法推算出的存储产品使用寿命，如果不符合系统的设计需求，可以通过增大选用的存储设备容量，或者优化系统主控的数据写入逻辑，减少系统的下发的写入数据量来进行改善，直到满足产品的设计使用需求为止。

第二是数据读取刷新机制，即Read Refresh 。

由于NAND Flash依靠电容存储电荷的物理特性，数据读取过程中也会产生一些潜在的问题，例如读干扰 （Read Disturb）、热点数据 （hot spot，主控长时间从某物理地址读取数据，导致数据报错）和冷点数据 （cold spot，主控长时间不读取某物理地址的数据导致读取出错）。为了避免这些数据错误，数据读取刷新机制也应运而生。

通常情况下，存储器的设计会遵循被动式扫描、主动式扫描和随即扫描三种模式，来确保在适当的时机调用数据读取刷新机制，另外在数据读取刷新机制的执行过程中，也可以分为Auto Read Refresh（无需存储器host主控进行干预）以及Host Manual Refresh（需要存储器host主控进行干预）两种。

第三是数据预加载 。

通常来讲，嵌入式存储芯片会通过SMT贴片的形式焊接到系统的主板上。SMT的过程一般都伴随着高温，但是过高的温度会增加数据丢失风险。因此存储芯片中的一些预存储数据，例如系统数据，ROM CODE，配置数据等在整个系统生产的流程中，就需要进行数据预加载的步骤。

业内通常采用两种预存储的方式，分别是先烧后贴（数据预加载）和先贴后烧。但选择的关键在于根据产品的实际生产需求，关注选用的存储芯片是否支持数据预加载的功能，合理规划产线流程。

第四是分析与诊断功能 。

在嵌入式存储产品的行业规范中，定义了device reports的机制。根据device report，可以获取嵌入式存储产品相关的非常关键器件的信息，如数据累计统计，芯片健康状态，主控行为，环境因素信息等，这些信息对故障预警来说意义重大。

第五是温度控制功能 。

在工业生产环境中，过高的温度容易导致数据的丢失和数据完整性的破坏。因此嵌入式的存储产品一般都有相应的高温保护机制，基本原理是通过温度传感器定期检测整个芯片所处的环境温度。如果当检测到的环境温度高于某个阈值的时候，存储芯片会通过控制整个芯片的输出功率以及工作状态，防止温度进一步的增高。当温度再升高到某一个阈值时，芯片会启动自我保护机制，不再支持正常的响应host的读写需求，直到温度恢复到安全区间。

最后则是数据分区机制 。

对于一个完整的工业级系统来说，要存储在芯片中的数据一般来说是多种多样的，数据的应用和需求也是不同的。因此不同的数据应该以合理的方式存储在不同的数据分区当中。例如以安全性为主的启动分区、Boot分区、RPMB分区，以高可靠为主的High retention和High endurance分区，以及存储普通数据的User data分区等等。

深耕存储技术创新 西部数据持续释放数据新力量

上文中提到过，西部数据有着丰富的存储产品线，拿西部数据嵌入式存储产品代表iNAND IX EM132嵌入式闪存盘举例，这是西部数据首款专为工业及物联网设备设计的3D NAND e.MMC，其中搭载了西部数据的高可靠性64层3D NAND闪存。该产品有两种版本的宽温范围，分别是-25°C至+85°C以及-40°C至85°C。该产品相较于2D NAND e.MMC拥有更长的使用寿命，为基于高级操作系统、传感器融合和机器学习技术的工业和消费应用提供更高的容量选择。该产品还有专为密集型工业工作负载而设计的功能特性，包括高级运行状况管理、热管理、智能分区、自动和手动读刷新、电源管理。

<西部数据iNAND IX EM132嵌入式闪存盘>

另一款产品是西部数据iNAND IX EU312 UFS EFD。基于3D NAND闪存，西部数据iNAND IX EU312 UFS EFD可将UFS的高性能及工业级的高耐久性和大容量用于终端摄像头和智慧视频应用，支持高频读写使用，包括AI视频摄像机和边缘设备。设备支持最高可达768TBW（256GB版本），耐久性强大，可满足密集的读写要求。产品具备先进的NAND闪存管理固件，包括强大的错误校正码（ECC）、读取刷新、损耗均衡管理、以及不良区块管理。

<西部数据iNAND IX EU312 UFS EFD>

可以看到的是，西部数据iNAND IX EU312 UFS EFD身上具备了相当多西部数据工业级嵌入式存储产品的特性，这也和西部数据在设计工业级嵌入式存储产品时遵循的原则以及长久的技术创新密不可分。

首先是高级诊断功能 ，西部数据产品提供高级数据分析接口，在业界规范的devicereports协议基础上，提供了更加完善的数据类型，可以为用户提供更多更完善的数据诊断参考。

其次是独有的Smart SLC技术 ，在平衡随机读写性能和提升产品的稳定性方面具有独特的优势。

然后在数据预加载 方面，西部数据工业级嵌入式存储产品可提供100%容量的数据预加载方案，有效支撑工业级用户对存储芯片先烧后贴的实际需求，并给到用户最大的预烧录容量。

随后在智能分区 方面，西部数据工业级嵌入式存储产品支持Smart Partitioning功能，允许用户根据自己的实际需求，划分不同类型，不同容量的系统分区，灵活配合用户的各种分区需求。

不但如此，在可靠性保障 方面，西部数据工业级嵌入式存储产品在比特纠错能力，应对恶劣供电环境的情况时都有出色的表现。同时西部数据的嵌入式存储产品经过市场检验的海量应用反馈，产品整体的dppm故障率常年维持在较低的水平。

最后，由于西部数据工业级嵌入式存储产品使用了西部数据原厂的BICS NAND Memory先进技术 。在合理地提升数据存储密度和容量的前提下，高效地控制成本，可为用户提供质优价美的嵌入式存储产品解决方案。

西部数据存储技术助力制造业数字化转型

不难看出，西部数据的工业级嵌入式存储产品所具备的高耐用度、低功耗且高可靠性的工业级存储解决方案，可以有效进行数据整合，从而建立新的商业模式，并实现快速创新，并满足制造业的核心需求，这些都与西部数据常年来在存储领域的耕耘密不可分。

作为一家同时拥有HDD和闪存两种主流存储技术的公司，西部数据充分整合了在HDD与闪存领域的积累，依托于创新的OptiNAND、能量辅助磁记录(ePMR)、三阶寻轨定位系统(TSA)、氦气封装（HelioSeal）、UltraSMR，以及162层3D NAND等技术优势，不断推出更高面密度、更优性能及更高可靠性的产品，可满足用户对于存储容量、性能、成本和可靠性的多样化需求。

在实践可持续发展作核心价值观方面，西部数据也设立了符合科学减碳倡议组织标准的碳减排目标，布局智能化工厂，通过采用数据驱动的工厂管理系统、机器学习等先进技术，追求高质量、更加平衡、绿色和创新驱动的经济增长。2022年11月，西部数据宣布其位于上海的晟碟半导体（上海）有限公司成功入选世界经济论坛全球灯塔工厂网络，并凭借在可持续发展领域的突破性成果，被授予中国首家“可持续发展灯塔工厂”荣誉称号。西部数据上海工厂是西部数据公司全球第三家入选全球灯塔工厂网络的先进智能化制造工厂，也是上海端对端灯塔代表企业。

中国市场是西部数据长期以来非常重视的战略市场之一，西部数据近年来持续布局本土化投资和创新，进一步帮助中国的企业级用户应对数字化进程带来在产品创新方面的挑战。目前，西部数据在上海、深圳已拥有自己的全资工厂，能够支持NAND闪存和HDD产品的研发、生产、测试、封装等。同时，西部数据在上海浦东还打造了西部数据解决方案赋能中心，能够支持企业级、OEM客户进行产品与解决方案的测试，加快上市。

传统工业正在加速向智能制造升级，在数字赋能和数据驱动的大背景之下，人工智能、增强现实、数字孪生和工业物联网平台等新技术正在帮助传统制造业获得更深的业务洞察，西部数据所提供的优秀工业级存储解决方案，正在为越来越多的工业类应用设备提供强大的数据获取能力，加速全自动智慧工厂的创建以及智慧城市的实现。

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